[发明专利]一种单相多电平级联H桥变流器的装置及控制方法

说明书

本发明涉及了一种单相多电平级联H桥变流器的装置及控制方法，属于电力电子领域；本发明所述装置包括电感，三级级联单相H桥变流器、直流侧电压信号采集模块、交流侧电流信号采集模块、载波相移模块和控制模块；所述控制方法为基于自然坐标框架的无交流电压传感器控制方法，本发明克服了传统控制方法的缺陷，无需进行坐标变换，也不需过零检测，且利用虚拟磁链估算算法省掉交流电压传感器和锁相环，消除了高频干扰；发明简单易行，降低了装置成本，使多电平变流器的控制更加简洁，可靠，经济。

技术领域

本发明属于级联H桥变流器控制领域，特别涉及一种单相级联H桥多电平变流器的装置及控制方法。

背景技术

在世界范围内，级联H桥多电平变流器已成功地在工业领域发挥着重要作用，如无功功率补偿装置，电力电子变压器，船舶推进装置，光伏发电、风力发电、高压直流输电系统和电气化铁路牵引装置等。针对上述应用领域对多电平变流器的需求，越来越多的公司已开始提供相应的商业化产品。

级联H桥多电平变流器，级联H桥多电平变流器在相同的开关频率下，级联H桥多电平变流器的优势在于输出波形相对于传统两电平变流器而言由于有更多的电平数，使输出波形的谐波含量减少。可以用较低的开关频率获得和高开关频率下两电平变换器相同的输出电压波形，因而开关损耗小，系统的效率高。

级联H桥多电平变流器的双闭环控制策略输入量主要包括交流侧电压、电流信息及直流侧电压信息，这些信号的实时采集需要利用交流侧电压传感器、交流侧电流传感器，再加上级联H桥各单元桥的直流侧电压传感器。但是过多的传感器件会对供电电源系统有较高的要求，如系统体积大、散热难等导致成本较高，限制了变流器系统的推广且复杂的接线也降低了系统运行的可靠性。

中国专利CN108039812B中提出了一种单周期的控制方法，该控制方法是以电流传感器输出的电压信号，直接作为调制波的电流控制策略，在此基础上发展出的单周期控制策略，具有抗电源扰动能力强，动态特性好、鲁棒特性好、无需网侧电压传感器和锁相环、恒频调制等优点。但是也有以下的不足：1.建模时忽略电感分压，无法实现单位功率因数；2.易受高频信号和电磁干扰等因素；这些都制约着其应用与发展。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的不足，本发明提供一种单相级联H桥多电平变流器的装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单相多电平级联H桥变流器装置，包括电感、三级级联单相H桥变流器、直流侧电压信号采集模块、交流侧电流信号采集模块、控制模块、载波相移模块，电网电流依次经过电感、三级级联单相H桥变流器；

所述的三级联H桥结构并网逆变器由3个全桥整流模块级联而成；每个全桥整流模块由4个带有反并联二极管的IGBT和1个直流电容构成，每2个带有反并联二极管的IGBT串联构成一个桥臂，组成的2个桥臂并联；直流电容与2个桥臂并联；

所述交流侧电流信号采集模块采集三级级联单相H桥变流器交流侧的电源电流信号i_s；

所述直流侧电压信号采集模块采集三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号u_dc1、u_dc2、u_dc3；